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XXII

Medical

MEDICAL 14 -

MAGGIO 2017

Un pulsossimetro è una apparecchiatu-

ra medicale non invasiva che permette

di monitorare la saturazione d’ossigeno

del sangue di un paziente e la sua fre-

quenza cardiaca. Una tale apparecchia-

tura può essere realizzato usando dispositivi

analogici e un Dsc (Digital Signal Controller).

La storia degli ossimetri risale al 1935, quando il fisico

tedesco Karl Matthes sviluppò il primo misuratore di sa-

turazione di O2 a doppia lunghezza d’onda. Nei primi

anni ‘40 il fisiologo americano Glenn Allan Millikan in-

ventò il primo pulsossimetro portatile.

I dispositivi odierni possono misurare la saturazione

dell’ossigeno a livello periferico (SpO2) del sangue

umano, e si basano sulle caratteristiche di assorbimento

della luce rossa tra 600 e 750nm e infra-rosso (tra 850 e

1000 nm) di ossiemoglobina (HbO2) e deossiemoglo-

bina (Hb). Un pulsossimetro di elevata precisione può

essere implementato mediante l’utilizzo di dispositivi

analogici e di digital signal controller, come la famiglia

dsPIC di

Microchip

. Il principio di funzionamento è ri-

portato in figura 1.

Principio di funzionamento

Il pulsossimetro, che si applica al dito di una mano,

emette fasci di luce nel campo del rosso e dell’infrarosso

alternativamente: questi attraversano il dito e vengono

“raccolti” da un fotodiodo ricettore. HbO2 assorbe più

luce infrarossa, lasciando passare attraverso il dito più

luce rossa. Viceversa Hb assorbe più luce rossa e lascia

passare più luce infrarossa.

Il fotodiodo riceve la luce non assorbita da ognuno dei

LED. Questo segnale viene invertito utiliz-

zando un amplificatore operazionale (op

amp) invertente e il risultato, riportato in

figura 2, rappresenta la luce che è stata as-

sorbita dal dito.

Le ampiezze delle pulsazioni (Vpp) dei se-

gnali rosso e infrarosso vengono misurati e

convertiti in Vrms per produrre il seguente

rapporto:

• Rapporto=(Rosso AC Vrms/Rosso DC)/

(Infrarosso AC Vrms/Infrarosso DC)

L’SpO

può essere determinato utilizzan-

do il valore del rapporto e una tabella di

ricerca (look up table) realizzata a partire

da formule empiriche. La frequenza del-

le pulsazioni viene calcolata sulla base del

numero dei campioni e della frequenza di

campionamento di un convertitore analo-

gico /digitale (ADC).

Come realizzare

un pulsossimetro

Fig. 1

– Schema a blocchi del funzionamento di un pulsossimetro

Con semplici dispositivi analogici e un controllore di segnali digitali della serie dsPIC è

possibile implementare un pulsossimetro di elevata precisione

Zhang Feng •

Microchip Technology